超聲輔助粉末熱壓半固態(tài)成形法制備納米SiC顆粒增強Mg-9Al鎂基復(fù)合材料組織及力學(xué)性能研究.pdf

1、納米SiC顆粒(n-SiCp)增強鎂基復(fù)合材料以其密度低、強度高、資源豐富的優(yōu)勢成為了21世紀(jì)具有競爭力的輕量化、高性能結(jié)構(gòu)材料，但是制備出含量高且均勻分散的n-SiCp增強鎂基復(fù)合材料仍然面臨著挑戰(zhàn)。為了解決此類問題，本文采用超聲輔助粉末熱壓半固態(tài)成形技術(shù)制備了具有優(yōu)異性能的n-SiCp/Mg-9Al鎂基復(fù)合材料，系統(tǒng)地研究了制備工藝參數(shù)對n-SiCp/Mg-9Al鎂基復(fù)合材料的微觀組織和力學(xué)性能的影響規(guī)律。
　　利用XRD、光

2、學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡等檢測設(shè)備研究了不同熱壓溫度和不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的n-SiCp/Mg-9Al復(fù)合材料顯微組織；利用顯微硬度儀和電子萬能試驗機等設(shè)備測試了不同工藝參數(shù)下制備的n-SiCp/Mg-9Al復(fù)合材料室溫力學(xué)性能和高溫力學(xué)性能。研究結(jié)果表明：
　　粉末熱壓成型技術(shù)能夠使n-SiCp良好地分散在n-SiCp/Mg-9Al復(fù)合材料中，并且隨著熱壓溫度的升高，n-SiCp的團(tuán)聚現(xiàn)象先減少后增加，復(fù)合材料的致密度呈

3、現(xiàn)出先升高后降低的趨勢，當(dāng)熱壓溫度為510℃時，復(fù)合材料的致密度最高，晶粒尺寸最為細(xì)小，材料中n-SiCp分散最均勻，且均勻分散的n-SiCp與基體界面結(jié)合良好，無界面反應(yīng)發(fā)生。n-SiCp/Mg-9Al復(fù)合材料的室溫力學(xué)性能隨著熱壓溫度的升高而先升高后降低，在510℃制備的復(fù)合材料顯微硬度、抗拉強度和伸長率均達(dá)到最大值，并且復(fù)合材料在200℃高溫條件下表現(xiàn)出了良好的高溫塑性。
　　n-SiCp的加入減小了Al元素向鎂顆粒內(nèi)部擴(kuò)散

4、的截面，延長了Al元素體擴(kuò)散的路徑，從而阻礙了Al元素向鎂顆粒內(nèi)部的擴(kuò)散。當(dāng)n-SiCp的質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸增加時，n-SiCp對Al元素的擴(kuò)散阻礙作用逐漸增強，復(fù)合材料的致密度逐漸降低。n-SiCp的加入有效地細(xì)化了基體合金的晶粒， n-SiCp/Mg-9Al復(fù)合材料的晶粒尺寸隨著n-SiCp質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而先減小后增大。復(fù)合材料的力學(xué)性能隨著n-SiCp含量的增加而呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢，7.5 wt％n-SiCp/Mg-9Al復(fù)合材料